Strömungs- und Transportmodell, Langzeitsicherheit ... - PTKA - KIT

In einem „druckfest verschlossenen“ (hoher Strömungswiderstand), fluidgefüllten und
vertikal ausgedehnten Grubengebäude wirkt der im Grubentiefsten (z max ; Meter unter
Gelände) herrschende lithostatische Gebirgsdruck (p max =ρ Gestein ∙g∙z max ) auf die Fluidfüllung.
Das inkompressible Fluid überträgt diesen Maximaldruck, vermindert um den hydrostatischen
Druck der Fluidsäule ( p fluid = ρ Fluid ∙g∙(z max -z min ) ), hydraulisch auf die gesamte Wandung des
Grubengebäudes. z min ist hierbei die Tiefenlage des Grubenhöchsten, z.B. des
Schachtverschlusses, in Meter unter Gelände. Oberhalb einer kritischen Tiefe z krit , in der
(p max -p Fluid )>p Litho (z) ist, wird es daher zur hydraulischen Rissbildung kommen. Die vor der
Rissbildung noch zu überwindende Zugfestigkeit des Gesteins kann in einem geklüfteten
Nebengebirge vernachlässigt werden. Diese kritische Tiefe liegt in der Schachtanlage Asse II
bei ca. 675 m (unter Gelände), wenn folgende Parameter zugrunde gelegt werden:
Grubentiefstes z max 1000 m unter GOK
Grubenhöchstes z min 450 m unter GOK
Gesteins-Dichte ρ Gestein 2200 kg/m³
Fluid-Dichte ρ Fluid 1300 kg/m³
Bei zusätzlicher Anwesenheit einer kompressiblen Gasphase ist die Gesamtdichte des
2-Phasen-Fluids vermindert, wodurch die kritische Tiefe weiter nach unten verlagert wird.
Außerdem wird die Gasphase bis zum Erreichen des Frac-Druckes
(p Frac ≥ρ Gestein ∙g∙z krit =14,6 MPa) weiter komprimiert und speichert somit Druck-Volumen-
Arbeit, die bei Rissbildung spontan freigesetzt wird, im konkreten Fall unter einer
Verdreifachung des Gasvolumens.
Da der in der Tiefe auf das Grubengebäude wirkende lithostatische Gebirgsdruck immer
größer als der hydrostatische Fluiddruck des Flutungsmediums sein wird, wird die
Konvergenz durch ein Flutungsmedium nicht gestoppt, sondern nur verlangsamt. Daher wird
auch die konvergenzbedingte Laugenauspressung nicht zum Stillstand kommen, solange das
Restvolumen konvergiert.
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Zum wiederholten Male wird das numerische Modell des Verfassers mit den derzeitigen
Laugenzuflüssen in Verbindung gebracht. Diese Laugenzuflüsse sind nicht Bestandteil des
vom Verfasser betrachteten Szenarios! – Die Laugenzuflüsse stellen aber ein eigenes Szenario
dar, das einer Untersuchung mittels numerischer Modellierung würdig wäre, sofern die
geologischen Grundlagen bekannt wären. Bezüglich der Langzeitsicherheit genügt es aber
bereits, wenn die Langzeitsicherheits-Hypothese durch ein einziges Szenario falsifiziert
werden kann, beispielsweise durch die von Krupp (29.12.2009) modellierte Störungs-
Kreuzung.
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Es trifft auch nicht zu, dass Krupp (29.12.2009) irgendeine Schadstoff-Konzentration
unterstellt hat. Er hat vielmehr den allgemeinen Ansatz gemacht, dass die
Schadstoffkonzentration, wie sie an der Austrittsstelle ansteht, einen unbekannten Wert x hat,
dessen durch Verdünnung im Nebengebirge absinkende Konzentration in Prozentanteilen von
x ausgedrückt wird. Das hydrogeologische Modell wurde damit von den grubeninternen
Prozessen entkoppelt.
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